Telomere maintenance, function
and evolution: the yeast paradigm
M. T. Teixeira & E. Gilson
Cromosome Research (2005)
13:535-548
Cibele Caio
Diogo Cavalcanti
Sárah Oliveira
Telômero
• Complexos de DNA-proteina
• Extremidades dos cromossomos lineares
– protegem da degradação, recombinação e
fusões robertsonianas, estabilizando-os.
Estrutura Telomérica
Estrutura Telomérica
• Modelo proposto para a extremidade
telomérica de um cromossomo.
Replicação
• Região sem primer
filamento lagging
no
• Impossível substituição por
DNA
• Telômeros
cada ciclo.
mais
curtos
a
Telomerase
Ação da Telomerase
Objetivos
• Examinar o conhecimento atual sobre os
processos biológicos que operam-se em
telômeros de espécies diferentes de
levedura,
enfocando
Saccharomyces
cerevisiae.
• Discutir um possível cenário evolutivo que
explique a incrível diversidade molecular
dos telômeros de leveduras.
Por que leveduras?
• Fungos de origem heterogênea
– Unicelulares
– Reprodução vegetativa
• Apareceram diversas vezes durante a
evolução entre determinados fungos
• Ramos independentes: cedo na evolução
fúngica
– Saccharomyces cerevisiae x Schizosaccharomyces pombe
Por que leveduras?
• Telomerase dependentes
• EST: Ever Short Telomeres
– Identificação de mutantes de telomerase
• TPE: Telomere Position Effect
• Componentes para função dos telômeros e
telomerase
• Fatores envolvidos na manutenção do telômero
Por que leveduras?
• Genética e Genômica das leveduras:
ferramentas importantes para a pesquisa
de telômeros.
• Seqüenciamento
cerevisiae
do
genoma
– Subunidade catalítica da telomerase
de
S.
Objetivo mais recente
• Descrever o metabolismo telomérico
global em alguma levedura modelo
• Seguir a evolução de funções celulares
essenciais a partir de diversos filos de
levedura
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• CARACTERÍSTICAS GERAIS:
– Repetições; Variável [ TG1-3 ou TG2-3(TG)16];
– Natureza repetitiva (manutenção)
– Degeneração
TGGGTGGG
TGGTGTG
CICLO 1
5´
TG 3´
ACACACCCACACAC
TGTGTGTGGGTGTGTG
CICLO 2
TGTGTGTGGGTGTGTG
ACACACCCACACAC
ACACACCCACACAC
TGTGTGTGGGTGTGTG
ACACACCCACACAC
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:
– Genes envolvidos (fig3)
– In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3,
Cdc13)
– Cdc13
– Ten1
DNApol α
– Stn1
EST2
ACACACCCACACAC
TLC1
ACACACCCACACAC
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:
– Genes envolvidos (fig)
– In vivo: Proteínas adicionais (Est1, Est3,
Cdc13)
– Cdc13
– Ten1
DNApol α
– Stn1
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• FUNCIONALIDADE:
– Fatores: Ku, Mre11/Xrs2/Rad50, Rad27,
DNA2 (revisão)
– Ciclo celular (cascata protéica)
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• ESTRUTURA /REGULAÇÃO:
– Telossomo
– 32 telômeros (4-6 estruturas)
– TPE: Sir
interação com histonas
telômero
Gene ADE2 sendo expresso
telômero
o gene ADE2 na posição correta
no cromossomo
Gene ADE2 sendo expresso (branco)
Gene ADE2 não-expresso (vermelho)
gene ADE2 localizado perto do telômero
Gene branco +
na posição correta
heterocromatina
Olho normal
(gene branco + expresso)
Inversão rara
no cromossomo
Olho com coloração variada
(gene branco+ expresso em setores vermelhos, nãoexpresso em setores brancos)
Gene branco +
perto da heterocromatina
Biologia dos telômeros de
Saccharomyces cerevisiae
• Rap1:
– Transcrição (sítios não teloméricos)
– Fusão
– Comprimento (Rif1 e Rif2)
– TPE: Sir
Evolução do DNA telomérico
Unidade de repetição telomérica em eucariotos.
Unidade de repetição telomérica em ascomicetos
Evolução do DNA telomérico
• TTAGGG: Presente antes da divergência das
leveduras
– Encontrada nas regiões subtelocêntricas de Sc
• Linhagens “humanizadas”
– Reconstituição da biologia telomérica humana
– Estudos de “evolução reversa”
• Entender adaptações a uma condição ancestral
• Há um continuum funcional
– TTAGGG  TG-degenerado
Evolução do DNA telomérico
• Características que contribuíram para a
rápida evolução telomérica em levedura:
– Suas telomerases podem acomodar uma
variedade de mutações (CA) no molde de
RNA
– Atividade da telomerase adaptada para
qualquer dos modelos
Evolução do DNA telomérico
• Particularidades para evolução
– Preservação de um “capeamento” eficiente
– Quartetos G (G4): característica conservada
do DNA telomérico
Evolução de proteínas
teloméricas de ligação ao DNA
Domínios Rap1 conservados em Ascomicetos.
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em Ascomicetos.
• Tbf1: remanescente de uma
proteína de ligação ao telômero
única
- Sc: repetições TTAGGG
-Regulam o comprimento do telômero
• Atividade de ligação ao DNA telomérico de
Sp
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
Tabela 1. Conservação de proteínas teloméricas em Ascomicetos.
Modelo para a evolução dos telômeros em Ascomicetos.
• Propostas:
- Um ou mais mutações do molde: Rap1 e
Cdc13
- Testar Cdc13
- Proteção ao filamento G-overhang
- Estrutura do DNA G4
• DNA telomérico limitado aos domínios
diferentes
- Funções importantes são mantidas por
domínios similares
Evolução do DNA telomérico
• Evolução dos telômeros e suas proteínas
• Adaptação
• Genes subteloméricos
Obrigado!